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栏目导引,新知初探,自学导引,要点探究,讲练互动,知能演练,轻松闯关,热点示例,创新拓展,第,5,章核能与社会,第,5,章核能与社会,5,1,核能来自何方,目标导航,1.,知道核力的概念及特点,2,理解原子核的结合能、平均结合能及质量亏损,(,重点,),3,知道爱因斯坦质能方程，理解质量与能量的关系,(,重点和难点,),4,理解原子质量单位,新知初探自学导引,一、强大的核力,1.定义：组成原子核的核子之间存在着一种,特殊的力，这种力叫做_,2.核力是短程力：核力是一种强相互作用力，,在它的作用范围内比_大的多；,核力是一种_，作用范围仅局限于,1.51015 m，在大于0.81015 m时表现为,_，超过1.51015 m时，核力急剧下,核力,库仑力,短程力,引力,降为零；而距离小于,0.8,10,15,m,时，核力,为,_,3.,核力的饱和性：每个核子只跟,_,的核子发生核力的作用,想一想,1,核力存在于质子之间、中子之间还是质,子与中子之间？,斥力,邻近,提示：质子之间、中子之间、质子和中子之,间都存在核力，但由于核力是短程力，故只,存在于相邻的核子之间,二、什么叫结合能,1.结合能,核子结合成原子核时放出的能量或原子核分,解成核子时吸取的能量称为原子核的,_,结合能,2.,平均结合能,核子结合成原子核时每个核子平均放出的能,量叫做,_,平均结合能越大,的原子核越稳定,三、如何计算结合能,1.,质量亏损,组成原子核的,_,的总质量与,_,的质量之差叫做核的质量亏损,平均结合能,核子,原子核,2.结合能的计算,E_,说明：假设核反响后质量增加m，就意味,着_E的能量，假设反响后质量,削减m，就意味着_E的能量,mc,2,吸取,放出,想一想,2有人认为质量亏损就是核子的个数变少,了，这种生疏对不对？,提示：不对在核反响中质量数守恒即核子,的个数不变，只是核子组成原子核时，仿佛,变“轻”了一些，原子核的质量总是小于其,全部核子质量之和，即发生了质量亏损，核,子的个数并没有变化,要点探究讲练互动,要点一,核力与四种基本相互作用,学案导引,1.核力有什么特点？,2.四种根本相互作用是什么？,1. 核力,组成原子核的相邻核子之间存在着一种特殊,的力，这种力叫核力,2.核力的特点,(1)核力是强相互作用(强力)的一种表现在,它的作用范围内，核力比库仑力大得多,(2)核力是短程力，作用范围在1.51015 m,之内,核力在大于0.81015m时表现为吸引力，,且随距离增大而减小，超过1.51015 m，,核力急剧下降几乎消逝；而在距离小于,0.81015 m时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起,(3)每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性,3.四种根本相互作用,自然界中最根本的四种相互作用是：引力相,互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相,互作用其中，引力相互作用和电磁相互作,用是长程力，强相互作用和弱相互作用是短,程力,弱相互作用，作用范围在1018 m以内，作,用强度比电磁力小，是引起原子核衰变的,缘由，即引起中子质子转变的缘由,关于核力的说法正确的选项是(),A核力同万有引力没有区分，都是物体间的作,用,B核力就是电磁力,C核力是短程力，作用范围在1.51015 m之,内,D核力与电荷有关,例,1,【思路点拨】理解核力的特点是解题的关,键,【精讲精析】核力是短程力，超过,1.51015 m，核力急剧下降，几乎消逝，,故C对；核力与万有引力、电磁力不同，故,A、B不对；核力与电荷无关，故D错,【答案】C,变式训练,1.关于核力，以下说法中正确的选项是(),原子核内每个核子只跟与它们相邻的核子间才有核力作用,核力既可能是引力，又可能是斥力,核力对核子做正功，原子核要释放核能,原子核内的某一核子与其他核子间都有核力作用,A B,C D,解析：选A.核力表现为引力时随距离增大而减,小，表现为斥力时使核子不会融合在一起，故,正确核力只在1.51015 m短距离内起作,用，所以对错核子结合成原子核时，核,力对核子做正功，放出确定的能量，对，选,A.,学案导引,1,什么是质量亏损现象？,2,能量与质量之间存在什么关系？,3,怎样计算核能？,要点二,质量亏损与核能的计算,1.结合能,原子核的核子间存在强大的核力，使得原子,核成为一个坚固的集合体，要把原子核中的,核子拆散，就得抑制核力而做巨大的功；反,之，要把核子集合成一个原子核，则能放出,巨大的能量结合能并不是由于核子结合成,原子核而具有的能量，而是为把核子分开而,需要的能量结合能越大，把核子分开而需,要的能量就越多，原子核越稳定,2.质量亏损,(1)科学家争论证明在核反响中原子核的总质量并不相等，例如准确计算说明：氘核的质量比一个中子和一个质子的质量之和要小一些，这种现象叫做质量亏损，质量亏损只有在核反响中才能明显地表现出来,(2)m是核反响前与核反响后的质量之差,特殊提示：质量亏损，并不是质量消逝，减,少的质量在核子结合成核的过程中以能量的,形式辐射出去了反过来，把原子核分裂成,核子，总质量要增加，总能量也要增加，增,加的能量要由外部供给总之，物体的能量,和质量之间存在着亲切的联系，它们之间的,关系就是Emc2.,3.核能的计算,依据爱因斯坦的质能方程，核反响中释放的核能的,计算式为Emc2，其中m为质量亏损，c为光,速，E是与亏损质量相对应的能量,核能计算有两种方法：,(1)用Emc2计算，计算时m的单位是“kg”，,c的单位是“m/s”，E的单位是“J”,(2)用Em931.5 MeV计算，因1 u相当,于931.5 MeV的能量，所以计算时m的单位,是“u”，E的单位是“MeV”,特殊提示：反响前各核总质量之和假设大于反响,后各核总质量之和，则为释放能量，反之，为,吸取能量,以下说法中，正确的选项是(),A爱因斯坦质能方程反映了物体质量就是能量，它们之间可以相互转化,B由Emc2可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所蕴含能量的量度,C核反响中消逝的“质量亏损”是消逝的质量转化为能量,例,2,D因在核反响中产生能量，有质量的转化，,所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总,质量并不守恒,【思路点拨】爱因斯坦质能方程是质能相当,关系，不是质量与能量的转化关系,【精讲精析】Emc2说明能量与质量之间存在着,联系，即能量与质量之间存在着正比关系，并不是说,明白能量与质量之间存在相互转化的关系，故A项错,误，而B项正确核反响中的“质量亏损”并不是质,量消逝，实际上是从静止的质量变成运动的质量，并,不是质量转变为能量，故C项错误在核反响中，质,量守恒，能量也守恒，在核反响前后只是能量的存在,方式不同，总能量不变，在核反响前后只是物质由静,质量变为动质量，故D错误,【答案】B,【误区警示】(1)不能从质能方程Emc2,认为物体的质量就是能量，它们之间可以相,互转化,(2)不能认为核反响中质量的亏损就是质量的,转化，认为反响前后总能量不守恒总质量也,不守恒，这都是错误的,变式训练,2.关于质能方程，以下说法中正确的选项是(),A质量削减，能量就会增加，在确定条件下质量转化为能量,B物体获得确定的能量，它的质量也相应地增加确定值,C物体确定有质量，但不愿定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系,D某确定量的质量总是与确定量的能量相联系的,解析：选BD.质能方程Emc2说明某确定量,的质量与确定量的能量是相联系的，当物体,获得确定的能量，即能量增加某确定值时，,它的质量也相应增加确定值，并可依据E,mc2进展计算，所以B、D正确,两个中子和两个质子结合成一个氦核，同,时释放确定的核能，假设中子质量为1.0087 u，,质子质量为1.0073 u，氦核质量为4.0026 u试计,算用中子和质子生成1 kg氦时，要释放的核能,【思路点拨】先由质量数、核电荷数守恒写出,核反响方程，计算质量亏损，然后用Emc2计,算每个反响中释放的核能，最终结合阿伏伽德罗,常数计算出总共释放的核能,例,3,【答案】6.591014 J,【规律总结】Emc2是解决这类问题,的主要依据，有时要与动量守恒定律、磁场,中的圆周运动相关学问结合起来综合应用，,处理这类问题时，准确计算出反响前后的质,量差m，并选取适当的单位是顺当求解问,题的关键,变式训练,解析：反响前总质量mNmHe18.01122 u,反响后总质量mOmH18.01269 u,由于反响中质量增加，所以此反响是吸能反,应，所吸能量为Emc2,(mOmH)(mNmHe)c2,(18.0126918.01122)931.5 MeV,1.37 MeV.,答案：吸能1.37 MeV,热点示例创新拓展,依据能量守恒和动量守恒来计算核能,经典案例(10分)处于静止状态的X原子核，经受,一次衰变后变成质量为M的Y原子核放出的粒,子垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场，测得其做,圆周运动的半径为r，粒子的质量为m，电荷,量为q，不计衰变过程放出光子的能量，求此衰变,过程亏损的质量,【审题指导】衰变释放的核能全部转化,为X、Y原子核的动能，再依据质能方程可,求得质量亏损,【规律方法】参与核反响的粒子所组成的系,统，在核反响过程中的动量和能量是守恒的，,因此，在题设条件中假设没有涉及质量亏损，,或者核反响所释放的核能全部转化为生成的新,粒子的动能而无光子辐射的状况下，利用动量,和能量守恒可以计算出核能的变化,知能演练轻松闯关,本局部内容讲解完毕,按,ESC,键退出全屏播放,
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